Potřeba zákazníka:
V procesu výroby koksu je důležité znát hodnotu vlhkosti uhlí vstupujícího do procesu výroby koksu jakož i hodnotu vlhkosti koksu na výstupu za účelem zpětné vazby do procesu hašení koksu, dále za účelem kompenzace hmotnosti koksu o hodnotu obsažené vody při předávce mezi jednotlivými provozy (koksovna a vysoká pec) a pro správné dávkování koksu při vsázce do vysoké pece. Vlhkost uhlí lze měřit bezkontaktně pomocí měření vlhkosti na bázi NIR, vlhkost koksu lze rovněž měřit bezkontaktně pomocí měření na bázi radiometrie
Princip měření:
- Bezkontaktní měření vlhkosti na bázi neutronového záření funguje následujícím způsobem. Principiálně je měření založeno izotopovém zářiči (Americium – 241), který emituje do svého okolí rychlé neutrony (neutrony s vysokou energii). Při srážce takového neutronu s atomem vodíku dochází k jeho excitaci (ztrátě energie o přibližně 50 %) a jeho zpomalování. V případě srážky rychlého neutronu s ostatními atomy ke ztrátě energie a zpomalení neutronu nedochází. Tyto zpomalené neutrony jsou detekovatelné pomocí He-3 trubice. Přímou úměrou mezi počtem pomalých neutronu a počtem atomů vodíku v měřeném materiálu jsme schopni obdržet informaci o vlhkosti měřeného materiálů.
Dle konkrétních technických možností a požadavků zákazníka existuje několik variant instalace měření:
- Sonda umístěná do zásobníku – sonda, která obsahuje zářič i snímač je zasunutá do trubky umístěné v zásobníku měřeného materiálu. Výše popsaný princip vytváří kolem sondy „mrak“ pomalých neutronů, které jsou zachyceny He-3 trubicí umístěnou v sondě. Detail instalace lze vidět na obrázku níže
- Plošné měření na stěně zásobníku – stejně jako v přechozím případě se kolem měřící plochy vytváří tentokrát půlkruh pomalých neutronů zachycených sadou 2 He-3 trubic (viz. obrázek níže)
- Při splnění určitých podmínek (dostatečná, stabilní vrstva měřeného materiálu) je možná rovněž instalace měření na pásovém dopravníku (opět viz. obrázek níže). V takovém případě se použije totožné řešení popsané v předchozí odrážce.
U všech popsaných typů instalace je následně informace o počtu zachycených pomalých neutronů zaslána do vyhodnocovací jednotky, která dle nastavené kalibrace převádí tento vstup na výslednou aktuální vlhkost měřeného materiálu.
- Bezkontaktní měření vlhkosti na bázi NIR. NIR je blízko infračervená oblast spektra elektromagnetického záření, která se nachází nad viditelnou oblastí světla a pod oblasti IR. Vlnové délky NIR jsou v rozmezí 800 – 2500 nm. Princip měření funguje tak, že organické chemické skupiny jako jsou vazby O-H, C-H, N-H a C-O absorbují jednotlivé vlnové délky rozmezí oblasti NIR. Konkrétně v případě měření vlhkosti, absorbuje voda elektromagnetické záření vlnové délky 1940 a 1490 nm. Snímač NIR vysílá do měřeného materiálu halogenové světlo, kde požadovaná vlnová délka je na vstupu do měřeného materiálu odfiltrována pomocí odpovídajícího filtru. Část elektromagnetického záření je absorbována měřeným materiálem a zbylé záření se odrazí od měřeného materiálu a je zpětně zachyceno snímačem. Dle poměru vyslaného a zpětně zachyceného záření a odpovídající kalibrace (stanovující lineární vztah mezi vlhkosti a úrovni útlumu/ absorpce záření) poskytuje měření online informaci o vlhkosti měřeného materiálu.
Obrázek vizuálně znázorňuje princip měření. Nevýhodou tohoto principu je, že není možno tímto způsobem měřit vodu v krystalické podobě, tj. led.
Přínos pro zákazníka:
- Online informace o vlhkosti uhlí umožňuje poskytovat kontinuálně zpětnou vazbu do procesu vlhčení uhlí. Správná vlhkost uhlí je klíčová pro přípravu vsázky do koksovacích baterií.
- Údaj o vlhkosti koksu je důležitá pro přípravu vsázky do vysoké pece (konkrétně se jedná o kompenzaci hmotnosti vody při vážení koksu. Díky okamžité informaci o vlhkosti lze kompenzaci provádět kontinuálně
- Pro obě používané technologie platí, že se jedná o bezkontaktní princip měření, který výrazným způsobem minimalizuje opotřebení měření a tímto zajišťuje dlouhou životnost s minimálními náklady na údržbu.
